CN105646803A - 一种环保阻燃绝缘电缆材料及其制备方法 - Google Patents

一种环保阻燃绝缘电缆材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃绝缘电缆材料及其制备方法，电缆材料由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，160～200份；双环戊二烯，35～45份；丁苯橡胶，15～25份；硬脂酸钙，5～15份；顺丁烯二酸酐，6～10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4～6份；叔丁基酚醛树脂，1～3份；氢氧化铝，1～3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1～2份；阻燃剂3～5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2～4:1。本发明提供的电缆材料性能优异，尤其是阻燃性能高，这可能与原料中氢氧化镁与三氧化二锑的重量份之比有关，氢氧化镁与三氧化二锑的重量份之比为2～4:1时，制备的电缆材料综合性能最好，阻燃性能最高。

Description

一种环保阻燃绝缘电缆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电力电缆领域，涉及电缆材料，具体涉及一种环保阻燃绝缘电缆材料及其制备方法。
背景技术
随着生产生活电线电缆的运用日益发展和普及，电线电缆的需要量增加很快，而且随着经济的发展，对其材料的要求也越来越高，它要求柔软、耐磨、耐低温等性能。而较多的出现的是阻燃电缆，阻燃电缆顾名思义，指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。其根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，电线万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。能更大限度的保护生命安全及财产安全，所以运用较为普遍。
无论从机械性、热火化学耐受性以及灾害防护角度考虑，电缆材料在防护内部原料受损以维持其正常运行方面均起到至关重要的作用，在具体应用过程中，电缆材料必须能都抵抗日晒、UV辐射、臭氧老化、化学药品侵蚀，同时在意外灾害情况下仍能保证或暂时保证其正常运行，随着电气火灾事故的频繁发生，电线电缆的阻燃问题逐渐引起世界各国的重视；电缆燃烧时释放出大量烟雾和有毒的、腐蚀性的气体是火灾中危险因素，在火灾中妨碍了人们的安全撤离和灭火工作，使生命财产遭到严重损失，同时随着通讯事业、汽车工业和计算机工业的发展，特别是航空导线、汽车用线、高温仪表电缆、石油钻井平台电缆等许多场合，越来越需要使用阻燃、热稳定性能好、热变形温度高的电缆材料。
环保阻燃绝缘电缆材料有利于提高电缆在火灾等意外状况下的工作性能。
发明内容
本发明的第一目的在于在于提供一种环保阻燃绝缘电缆材料；
本发明的第二目的在于提供上述环保阻燃绝缘电缆材料的制备方法。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种环保阻燃绝缘电缆材料，由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，160～200份；双环戊二烯，35～45份；丁苯橡胶，15～25份；硬脂酸钙，5～15份；顺丁烯二酸酐，6～10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4～6份；叔丁基酚醛树脂，1～3份；氢氧化铝，1～3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1～2份；阻燃剂3～5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2～4:1。
进一步地，所述的环保阻燃绝缘电缆材料由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为3:1。
进一步地，所述的环保阻燃绝缘电缆材料由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，160份；双环戊二烯，35份；丁苯橡胶，15份；硬脂酸钙，5份；顺丁烯二酸酐，6份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4份；叔丁基酚醛树脂，1份；氢氧化铝，1份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1份；阻燃剂3份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2:1。
进一步地，所述的环保阻燃绝缘电缆材料由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，200份；双环戊二烯，45份；丁苯橡胶，25份；硬脂酸钙，15份；顺丁烯二酸酐，10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，6份；叔丁基酚醛树脂，3份；氢氧化铝，3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，2份；阻燃剂5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为4:1。
上述环保阻燃绝缘电缆材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
本发明的优点：
1、本发明提供的电缆材料阻燃绝缘性能优异；
2、本发明提供的制备方法简单可行，易于推广。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：电缆材料的制备
原料重量份之比：
聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为3:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例2：电缆材料的制备
原料重量份之比：
聚氯乙烯，160份；双环戊二烯，35份；丁苯橡胶，15份；硬脂酸钙，5份；顺丁烯二酸酐，6份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4份；叔丁基酚醛树脂，1份；氢氧化铝，1份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1份；阻燃剂3份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例3：电缆材料的制备
原料重量份之比：
聚氯乙烯，200份；双环戊二烯，45份；丁苯橡胶，25份；硬脂酸钙，15份；顺丁烯二酸酐，10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，6份；叔丁基酚醛树脂，3份；氢氧化铝，3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，2份；阻燃剂5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为4:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例4：电缆材料的制备
原料重量份之比：
聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例5：电缆材料的制备
原料重量份之比：
聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为4:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例6：实施例1对比，氢氧化镁与三氧化二锑重量份之比为1:1
原料重量份之比：
聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为1:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例7：实施例1对比，氢氧化镁与三氧化二锑重量份之比为5:1
原料重量份之比：
聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为5:1。
制备方法：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
实施例8：效果实施例
分别测试实施例1～7制备的电缆材料的性能，性能指标包括：拉伸强度(MPa)、断裂伸长率(％)、氧指数和水平垂直燃烧等级。
测试结果见下表：
实施例1 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
拉伸强度 26 25 25 22 23
断裂伸长率 404 388 385 272 273
氧指数 48 43 44 25 26
水平垂直燃烧等级 UL94V-0 UL94V-0 UL94V-0 UL94V-2 UL94V-2
实施例2和3制备的电缆材料的性能与实施例4、5制备的电缆材料的性能相近。
上述试验结果表明，本发明提供的电缆材料性能优异，尤其是阻燃性能高，这可能与原料中氢氧化镁与三氧化二锑的重量份之比有关，氢氧化镁与三氧化二锑的重量份之比为2～4:1时，制备的电缆材料综合性能最好，阻燃性能最高。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种环保阻燃绝缘电缆材料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，160～200份；双环戊二烯，35～45份；丁苯橡胶，15～25份；硬脂酸钙，5～15份；顺丁烯二酸酐，6～10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4～6份；叔丁基酚醛树脂，1～3份；氢氧化铝，1～3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1～2份；阻燃剂3～5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2～4:1。
2.根据权利要求1所述的环保阻燃绝缘电缆材料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，180份；双环戊二烯，40份；丁苯橡胶，20份；硬脂酸钙，10份；顺丁烯二酸酐，8份；N,N-二甲基丙烯酰胺，5份；叔丁基酚醛树脂，2份；氢氧化铝，2份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1.5份；阻燃剂4份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为3:1。
3.根据权利要求1所述的环保阻燃绝缘电缆材料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，160份；双环戊二烯，35份；丁苯橡胶，15份；硬脂酸钙，5份；顺丁烯二酸酐，6份；N,N-二甲基丙烯酰胺，4份；叔丁基酚醛树脂，1份；氢氧化铝，1份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，1份；阻燃剂3份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为2:1。
4.根据权利要求1所述的环保阻燃绝缘电缆材料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯，200份；双环戊二烯，45份；丁苯橡胶，25份；硬脂酸钙，15份；顺丁烯二酸酐，10份；N,N-二甲基丙烯酰胺，6份；叔丁基酚醛树脂，3份；氢氧化铝，3份；抗氧剂2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，2份；阻燃剂5份，所述阻燃剂为氢氧化镁与三氧化二锑的混合物，二者重量份之比为4:1。
5.权利要求1～4任一所述环保阻燃绝缘电缆材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1，将聚氯乙烯、双环戊二烯以及丁苯橡胶混合均匀得到主料，将主料置于单螺杆挤出机中共混，造粒得到基础树脂；
步骤S2，打开密炼机并预热至45～55℃，然后加入步骤S1所得基础树脂进行密炼，密炼时间为3～5min，即得混合料A；
步骤S3，向制备的混合料A中加入硬脂酸钙、叔丁基酚醛树脂、氢氧化铝、阻燃剂以及抗氧剂，1000转/min搅拌3～5分钟，混合均匀，即得混合料B；
步骤S4，将步骤S3所得混合料B加热至105～110℃，加入N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸酐混炼2～4min，然后进入双螺杆挤出机挤压成熔融状态，待混料完全熔融后挤出到注塑机中，在280～320℃注塑成型即得。
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